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操作系統-進程管理1

时间:2020-01-25 23:38:56      阅读:45      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:pen   就是   特殊   作业调度   stop   exec   唤醒   操作系统   strong   

操作系统-进程管理1

  1. 进程的基本状态和转换
  • 基本状态:

    • 就绪状态:外部条件已经满足,但因为得不到CPU资源,暂时无法运行
    • 执行状态:就绪状态得到CPU资源后进入执行状态
    • 阻塞状态:进程因为等待某件事情的发生而暂时不能执行,也就是不具备外部执行条件。
  • 进程转换:

    进程在被挂起(suspend)之后进入静止状态,静止状态也分为就绪和阻塞。因此进程共有5种状态。通过Active激活原语可将静止进程转换到活动进程,同样通过suspend原语可以将活动进程变为静止进程,即为挂起。

  1. Linux进程的状态

    Linux在内核中通过task_struct结构来表示,进程状态通过该结构的state成员来描述。

  • TASK_RUNNING状态:该状态包括上述状态中运行和就绪状态,靠是否正在占用CPU资源进行区分,Linux中有current变量进行区分。
  • TASK_INTERRUPTIBLE状态:可中断的等待状态,Linux把等待状态分为可中断的等待状态和不可中断的等待状态。可中断的意思是该进程的等待状态可以通过信号唤醒进入就绪状态。
  • TASK_UNINTERRUPTIBLE状态:不可中断的等待状态。
  • TASK_STOPPED状态:一般由运行状态转换而来,等待某种特殊的处理。
  1. 进程组成
  • 程序:表示进程需要完成的功能
  • 数据集合:表示进程需要处理的数据
  • PCB(Process Control Block):PCB是用来描述进程当前的状态和本身的特性的数据结构。包含了一个进程的描述信息、控制信息和资源信息。PCB最早被创建,在进程完成其功能才被释放。PCB大致有四个部分:进程标识符、处理机状态、进程调度信息和进程控制信息。
    • 进程标识符:唯一地标识一个进程
      • 进程内部标识符:操作系统为每个进程赋予的唯一的数字表示符
      • 外部标识符:由创建者提供,由字母、数字组成。
    • 处理机状态:由处理机的各种寄存器的内容组成。当处理机被中断时,PCB要保留寄存器中的这些信息,以便在进程重新执行时能够从断点处继续执行。寄存器包括:通用寄存器、指令计数器、程序状态字PSW和用户栈指针。
    • 进程调度信息:与进程调度和进程对换有关的信息。包括进程状态、进程优先级、进程调度有关的信息和事件或阻塞原因(指进程由执行状态转变为阻塞状态所需要等待的发生的事件)。
    • 进程控制信息
      • 程序和数据的地址:进程的程序和所需的数据所在的地址。程序在运行时可以从PCB中获得所需的数据的地址。
      • 进程同步和通信机制
      • 资源清单:一张除了CPU资源外,包含了进程所需的全部资源以及进程已经获取到的资源的清单。进程可以根据该清单确定是否已经满足外部条件进入就绪状态。
      • 链接指针:本进程PCB所在队列的下一个进程PCB的首地址。
  1. PCB的组织方式
  • 线性方式:系统预先确定整个系统同时存在的最大线程数目和静态分配空间。限定了同时存在的进程的最大数目,同时在进行进程调度时需要扫描整张表,效率比较低。
  • 链接方式:按照进程的不同状态将其放在不同的队列中。在单CPU的情况下,运行状态的队列只有一个。其他的状态的队列可以有多个,按照不同的划分。对于就绪状态的队列,CPU调度程序总是把第一个PCB从该队列拿下投入运行队列。而新加入就绪队列的PCB按照某种调度算法进行插入。阻塞队列有多个,对应不同的阻塞原因。正在运行的进程由于某种原因进入阻塞状态时就会进入阻塞队列。Linux就是应用这种PCB的组织模式
  • 索引方式:建立几张索引表,如就绪索引表、阻塞索引表,表中记录了某个PCB在PCB表中的地址。
  1. 进程控制

    进程控制即系统使用一个具有特定功能的程序段来创建、撤销进程以及完成进程各状态间的转换。

  • 进程的家族关系:

    进程可利用系统调用功能来创建新进程,创建者称为父进程,被创建者称为子进程。子进程也可创建进程,从而形成一棵进程树。

    子进程的许多功能都是从父进程继承而来,包括:用户标识符、环境变量、打开文件、文件系统的当前目录、已经连接的共享存储区和信号处理例程入口表等

    还有一种进程在系统启动时被创立,在系统停止时终止,有及其重要的地位。如UNIX系统的0^#进程和1^#进程。0^#进程是系统的调度和对换进程,1^#进程是创建进程,是所有进程的祖先进程。

    Linux系统由init()函数创建系统的第一个进程init,标识符为1,其完成一些初始化任务如打开系统控制台、安装根文件系统、启动系统的守护进程、执行系统的初始化程序等。init进程使用ect/inittab作为脚本文件创建新进程。

  • 进程的创建与终止

    要运行程序必须要创建一个进程,导致进程创建的事件有用户登录、作业调度和为用户提供服务等。

    • 创建进程的步骤:

      • 申请空白PCB。为新进程获得一个唯一的进程标识符,并在PCB集合中申请一块空白的PCB。
      • 为进程分配资源。包括新进程的程序、数据及用户栈所需的内存空间。此时,系统必须知道新进程所需的内存大小
      • 初始化进程控制块。
      • 将新进程的PCB插入就绪状态队列。
    • 终止进程:

      当系统发生了要求进程终止的事件,操作系统就调用终止进程的原语,终止进程。

      • 根据进程标识符从PCB队列中检索出该进程的PCB,读取其状态。
      • 若处于执行状态,则立即停止执行,停止后重新进行进程调度。
      • 检查该进程是否有子进程,若有,子进程全部终止。
      • 释放终止进程的资源,归还给父进程或系统。
      • 将该进程从PCB队列中移除。
  • 进程的阻塞与唤醒。(比较简单,省略)

  • Linux系统调用

    • fork()系统调用:Linux利用fork()系统调用创建一个新进程。调用格式通常为:int pid = fork();

      pid=0:创建子进程成功,表示从子进程返回,CPU正在运行该子进程。

      pid>0:创建子进程成功,表示从父进程返回,pid为新创建子进程的标识符。

      pid=-1:创建子进程失败

    • exec()系统调用:

      fork()系统调用创建的子进程和父进程执行的是同一段代码,但是完成的是不同的工作。Linux中fork()创建子进程后,可以由exec()系统调用执行另一个程序。

      调用格式为:

      int execl(path,arg0[,arg1,..],0)

      char *path,*arg0,*arg1..

      exec函数族的作用是根据文件名找到相应的可执行文件,也就是在调用进程的内部执行一个可执行文件。执行成功不会返回,失败返回-1

    • exit()系统调用:

      Linux利用exit来实现进程的自我终止。进程在调用exit()并非马上消失,而是进入了僵尸状态,它已经释放了除PCB外的几乎所有内存。

    • wait()系统调用:

      该调用将进程挂起,直到接收到终止信号。

操作系統-進程管理1

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原文地址:https://www.cnblogs.com/lunar-ubuntu/p/12233512.html

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